KR20220088433A - Systems and methods for evaluating junctions - Google Patents
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Abstract
접합을 평가하기 위한 시스템은 제1 및 제2 전극을 포함한다. 유전체 재료층은 적어도 부분적으로 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치된다. 전원은 제1 및 제2 전극에 연결된다. 전원은 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 구성된다. 전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거하도록 구성된다.A system for evaluating a junction includes first and second electrodes. A layer of dielectric material is positioned at least partially between the first electrode and the second electrode. A power source is connected to the first and second electrodes. The power source is configured such that the first and second electrodes generate an electric arc. The electric arc is configured to at least partially remove the sacrificial material layer to create a plasma.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
본 출원은 2019년 10월 31일에 출원된 미국 특허 출원 번호 16/670,857에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 여기에 참조로 포함된다.This application claims priority to U.S. Patent Application No. 16/670,857, filed on October 31, 2019, which is incorporated herein by reference in its entirety.
개시의 분야field of initiation
본 개시는 2개의 구성요소 사이의 접합(bond)을 평가하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 개시는 플라즈마 액추에이터를 이용하여 2개의 구성요소 사이의 접착제 접합을 평가하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to systems and methods for evaluating a bond between two components. More specifically, the present disclosure relates to systems and methods for evaluating adhesive bonding between two components using a plasma actuator.
LBI(laser bond inspection, 레이저 접합 검사)는 접합된 구조의 접착제 접합을 평가하기 위해 사용되는 프로세스이다. LBI는 접합된 구조에서 응력 파를 발생시키는 플라즈마를 생성하기 위해 레이저 펄스를 사용한다. 일 예에서, 접합된 구조는 탄소 섬유 강화 폴리머(carbon fiber reinforced polymer, CFRP) 대 CFRP 또는 CFRP 대 금속을 포함한다. 응력 파는 기계적으로 접착제 접합에 장력 부하를 발생시킨다. 이 부하에 노출되는 동안, 약한 조인트는 실패하고 강한 조인트는 실패하지 않을 것이다. 따라서 약한 조인트가 있는 접합된 구조는 식별되어 수리되거나 폐기된다. 그렇지만, 현재의 LBI 시스템은 크고 고가이다. 따라서, 접합을 평가하기 위한 개선된 시스템 및 방법이 필요하게 된다.Laser bond inspection (LBI) is a process used to evaluate adhesive bonding of bonded structures. LBI uses laser pulses to create a plasma that generates stress waves in the bonded structure. In one example, the bonded structure comprises carbon fiber reinforced polymer (CFRP) to CFRP or CFRP to metal. The stress wave mechanically creates a tensile load in the adhesive bond. During exposure to this load, weak joints will fail and strong joints will not. Thus, bonded structures with weak joints are identified and either repaired or discarded. However, current LBI systems are large and expensive. Accordingly, there is a need for improved systems and methods for evaluating junctions.
접합을 평가하기 위한 시스템이 개시된다. 이 시스템은 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 제1 전극과 제2 전극 사이에는 적어도 부분적으로 유전체 재료층이 위치된다. 전원은 제1 및 제2 전극에 연결된다. 전원은 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 구성된다. 전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거하도록 구성된다.A system for evaluating junctions is disclosed. The system includes a first electrode and a second electrode. A dielectric material layer is positioned at least partially between the first electrode and the second electrode. A power source is connected to the first and second electrodes. The power source is configured such that the first and second electrodes generate an electric arc. The electric arc is configured to at least partially remove the sacrificial material layer to create a plasma.
다른 실시예에서, 시스템은 지지대(support)를 포함한다. 시스템은 또한 지지대와 접촉하는 제1 전극을 포함한다. 시스템은 또한 지지대 및 제1 전극으로부터 이격된 제2 전극을 포함한다. 시스템은 또한 지지대와 접촉하고 있는 유전체 재료층을 포함한다. 유전체 재료층은, 제2 전극이 지지대 또는 제1 전극과 접촉하지 않도록, 적어도 부분적으로 지지대와 제2 전극 사이 및 적어도 부분적으로 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치된다. 시스템은 또한 제1 및 제2 전극에 연결된 전원을 포함한다. 전원은 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 하는 교류 펄스를 제1 및 제2 전극에 전송하도록 구성된다. 전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 접합된 구조 상의 희생 재료층을 적어도 부분적으로 제거한다. 플라즈마의 생성은 접합된 구조로 진행하는 압축 파를 발생시킨다. 압축 파는 접합된 구조의 접합에서 장력 파로서 반사된다.In another embodiment, the system includes a support. The system also includes a first electrode in contact with the support. The system also includes a second electrode spaced apart from the support and the first electrode. The system also includes a layer of dielectric material in contact with the support. The dielectric material layer is positioned at least partially between the support and the second electrode and at least partially between the first electrode and the second electrode such that the second electrode does not contact the support or the first electrode. The system also includes a power source coupled to the first and second electrodes. The power source is configured to transmit alternating current pulses to the first and second electrodes causing the first and second electrodes to generate an electric arc. The electric arc at least partially removes the layer of sacrificial material on the bonded structure to create a plasma. The generation of the plasma generates a compressed wave that propagates into the bonded structure. The compression wave is reflected as a tension wave at the junction of the bonded structure.
접합을 평가하기 위한 방법도 개시된다. 이 방법은 접합된 구조의 표면에 희생 재료층을 배치하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 하는 전기 펄스를 제1 전극 및 제2 전극에 전송하는 단계를 포함한다. 전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거한다. 플라즈마의 생성은 접합된 구조로 진행하는 압축 파를 발생시킨다. 압축 파는 접합된 구조의 접합에서 장력 파로서 반사된다.Methods for evaluating junctions are also disclosed. The method includes disposing a layer of sacrificial material on the surface of the bonded structure. The method also includes sending electrical pulses to the first and second electrodes that cause the first and second electrodes to generate an electric arc. The electric arc at least partially removes the layer of sacrificial material to create a plasma. The generation of the plasma generates a compressed wave that propagates into the bonded structure. The compression wave is reflected as a tension wave at the junction of the bonded structure.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적일 뿐이며, 청구된 바와 같이 본 교시를 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and descriptive only and do not limit the present teachings as claimed.
본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 교시의 측면을 예시하고 설명과 함께 본 교시의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 실시예에 따른 접합된 구조에서 접합을 평가하기 위한 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 실시예에 따른 접합된 구조에서 접합을 평가하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도면의 일부 상세(詳細)는, 엄격한 구조적 정확성, 상세한 내용 및 규모를 유지하기보다는 이해를 용이하게 하기 위해 간략화되어 도시되었다는 점에 유의해야 한다.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate aspects of the present teachings and together with the description serve to explain the principles of the present teachings.
1 shows a schematic diagram of a system for evaluating bonding in a bonded structure according to an embodiment.
2 shows a flow diagram of a method for evaluating bonding in a bonded structure according to an embodiment.
It should be noted that some details in the drawings are shown simplified for ease of understanding rather than maintaining strict structural accuracy, detail, and scale.
이제 본 교시에 대해 참조가 상세히 이루어질 것이며, 그 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 지정하기 위해 전체에 걸쳐 사용되었다. 하기의 설명에서, 그 일부를 형성하고 본 교시를 실시하는 구체적인 예를 예시로 나타내는 첨부 도면에 대해 참조가 이루어진다. 따라서, 다음 설명은 예시일 뿐이다. Reference will now be made in detail to the present teachings, examples of which are shown in the accompanying drawings. In the drawings, like reference numbers are used throughout to designate like elements. DETAILED DESCRIPTION In the following description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof and which illustrate by way of illustration specific examples of carrying out the present teachings. Accordingly, the following description is merely an example.
본 개시는 LBI 시스템에 대한 더 작고 저렴한 대안을 나타내는 플라즈마 액추에이터에 관한 것이다. 플라즈마 액추에이터는 지지대, 하나 이상의 전극 및 유전체 재료층을 포함한다. 플라즈마 액추에이터는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거하는 전기 아크를 발생시키도록 구성되는바, 이는 이하에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 접합의 품질을 평가하기 위해 접합된 구조로 진행하는 파를 발생시킨다.The present disclosure relates to plasma actuators that represent a smaller and less expensive alternative to LBI systems. The plasma actuator includes a support, one or more electrodes, and a layer of dielectric material. The plasma actuator is configured to generate an electric arc that at least partially removes the layer of sacrificial material to create a plasma, which waves propagating into the bonded structure to assess the quality of the bonding as described in more detail below. causes
도 1은 일 실시예에 따른 접합 구조(110)에서 접합을 평가하기 위한 시스템(100)의 개략도를 도시한다. 시스템(100)은 LBI 시스템에 대한 대안을 제공하는 플라즈마 액추에이터를 포함한다. 따라서, 시스템(100)은 레이저를 사용하지 않고 접합 구조(110)에서의 접합을 평가한다(예를 들어, 접합의 품질을 결정하는 것을 보조한다). 접합의 평가는 ASTM STP1455 - 섬유유리 복합재료와 필 플라이 표면 제제의 2차 결합에서의 접착의 메커니즘에 따라 수행할 수 있다. 보다 구체적으로는, 시스템(100)은 접합에 미리 결정된 힘을 가한다. 미리 결정된 힘은 이상적인 접합을 파괴하는 데 필요한 힘의 약 30%∼약 70%(예를 들어, 약 50%)(또는 이상적인 접합을 파괴하는 데 필요한 힘의 30%∼70%(예를 들어, 50%))이다. 그런 다음 접합이 검사된다. 접합이 파손되거나 파괴되지 않으면 접합은 통과되거나 만족스러운 것이다. 접합이 파손되거나 파괴되거나 한 경우, 접합은 통과되지 않거나 만족스럽지 않은 것이다.1 shows a schematic diagram of a
접합 구조(110)는 접합 재료(116)(예를 들어, 본드)에 의해 함께 접합되는 제1 구성요소(112) 및 제2 구성요소(114)를 포함한다. 인식될 수 있는 바와 같이, 함께 접합되는 더 많은 구성요소가 있을 수 있지만, 단순성을 위해 2개의 구성요소만 도시되어 있다. 일부 예에서, 제1 및 제2 구성요소(112, 114)는 적어도 부분적으로 CFRP로 제조된다. 다른 예에서, 제1 구성요소(112)는 적어도 부분적으로 CFRP로 제조되고, 제2 구성요소(114)는 적어도 부분적으로 금속으로 제조된다. 접합 재료(116)는 수지, 접착제, 또는 에폭시(예를 들어, 붕소 에폭시 또는 탄소 에폭시)일 수 있다.The
시스템(100)은 지지대(support; 120)를 포함한다. 지지대(120)는 또한 지지 표면 또는 기판으로 지칭될 수 있다. 지지대(120)는 폴리이미드 재료, 폴리아미드 재료, 또는 양쪽일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 지지대(120)는 적어도 부분적으로 KAPTON® 테이프와 같은 폴리아미드 테이프로 제조된다. 지지대(120)는 높은 내열성 및 높은 유전 강도를 제공한다. 지지대(120)는 또한 의도되지 않은 유전체 아크를 방지한다.The
시스템(100)은 또한 하나 이상의 전극(2개가 도시됨: 제1 전극(130A) 및 제2 전극(130B))을 포함한다. 제1 및 제2 전극(130A, 130B)은 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 전기 아크를 발생시키도록 구성된다.
제1 및 제2 전극(130A, 130B)은 적어도 부분적으로 구리 또는 다른 금속으로 제조된다. 전기 아크는 적어도 부분적으로 제1 및 제2 전극(130A, 130B)의 재료(들)에 의존한다. 예를 들어, 재료(들)는 전기 아크의 크기, 방향 및/또는 온도에 영향을 줄 수 있다.The first and
일부 실시예들에서, 제1 및 제2 전극(130A, 130B)은 동일한 크기(예를 들어, 길이, 폭, 및/또는 높이)이다. 그러나, 도 1에 도시된 것과 같은 일부 실시예에서, 제1 전극(130A)은 제2 전극(130B)과 다른 크기(예를 들어, 다른 길이)를 갖는다. 예를 들어, 제1 전극(130A)은 약 10 mm 내지 약 30 mm, 예를 들어 약 20 mm(또는 10 mm 내지 30 mm, 예를 들어 20 mm)의 길이를 가질 수 있고, 제2 전극(130B)은 약 1 mm 내지 약 10 mm, 예를 들어 약 5 mm(또는 1 mm 내지 10 mm, 예를 들어 5 mm)의 길이를 가질 수 있다. 전기 아크는 적어도 부분적으로 제1 및 제2 전극(130A, 130B)의 크기(예를 들어, 길이)에 의존한다. 크기(예를 들어, 길이)는 전기 아크의 크기, 방향 및/또는 온도에 영향을 준다. 전극(130A, 130B)의 크기가 증가함에 따라, 전기 아크를 발생시키는 데 필요한 전류의 양도 증가한다. 전기 아크가 클수록 온도가 높아진다.In some embodiments, first and
제1 및 제2 전극(130A, 130B)은 서로 이격되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전극(130A, 130B)은 접합 구조(110)의 표면(118)과 평행하거나 실질적으로 평행한 제1 방향으로 제1 거리(132)만큼 서로 이격될 수 있다. 제1 및 제2 전극(130A, 130B)은 또한 접합 구조(110)의 표면(118)에 수직이거나 실질적으로 수직인 제2 방향으로 제2 거리(134)만큼 서로 이격될 수 있다. 제1 거리(132)는 약 2 mm 내지 10 mm, 예를 들어 약 5 mm(또는 2 mm 내지 10 mm, 예를 들어 5 mm)이고, 제2 거리(134)는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm, 예를 들어 약 1 mm(또는 0.5 mm 내지 2 mm, 예를 들어 1 mm)이다. 따라서, 도시된 바와 같이, 제1 전극(130A)은 제2 전극(130B)보다 접합 구조(110)로부터 더 멀리 위치된다. 전기 아크는 적어도 부분적으로 서로에 대한 제1 및 제2 전극(130A, 130B)의 간격/위치에 의존한다. 예를 들어, 간격/위치는 전기 아크의 크기, 방향 및/또는 온도에 영향을 준다. 제1 및 제2 전극(130A, 130B)을 함께 더 가깝게 이동시키는 것은 전기 아크의 크기를 감소시키는 바, 이는 전기 아크의 온도를 감소시킨다. 반대로, 제1 및 제2 전극(130A, 130B)을 더 멀리 이동시키는 것은 전기 아크의 크기를 증가시키는 바, 이는 전기 아크의 온도를 증가시킨다.The first and
시스템(100)은 또한 적어도 부분적으로 제1 및 제2 전극(130A, 130B) 사이에 위치된 유전체 재료층(140)을 포함한다. 제1 방향(상기 참조)은 유전체 재료층(140)을 통해 평면(142)과 평행하거나 실질적으로 평행할 수 있고, 제2 방향은 평면(142)에 수직이거나 실질적으로 수직일 수 있다. 평면(142)은 또한 접합 구조(110)의 표면(118)과 평행하거나 실질적으로 평행할 수 있다. 유전체 재료층(140)은 약 0.5 mm 내지 약 3 mm, 예를 들어 약 1 mm(또는 0.5 mm 내지 3 mm, 예를 들어 1 mm)의 두께를 가질 수 있다. 유전체 재료층(140)은 KAPTON® 테이프와 같은 실리콘 접착제를 갖는 폴리이미드 필름이거나 이를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 유전체 재료층(140)은 적어도 부분적으로 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE)으로 제조된다. 예를 들어, 유전체 재료층(140)은 TEFLON®으로 제조될 수 있다. 유전체 재료층(140)은 제1 전극(130A)과 제2 전극(130B) 사이에 전기적 장벽을 제공하도록 구성된다. 유전체 장벽의 두께 및/또는 저항이 증가함에 따라, 전기 아크를 발생시키기 위해 더 많은 전류가 필요하게 된다. 반대로, 유전체 장벽의 두께 및/또는 저항이 감소함에 따라, 전기 아크를 발생시키기 위해 더 적은 전류가 필요하게 된다.
도시된 바와 같이, 제1 전극(130A)은 지지대(120) 및/또는 유전체 재료층(140)과 접촉 및/또는 결합된다. 제2 전극(130B)은 유전체 재료층(140)과 접촉 및/또는 결합되지만, 유전체 재료층(140)은 지지대(120), 제1 전극(130A), 제2 전극(130B), 또는 이들의 조합과 접촉 및/또는 결합된다.As shown, the
시스템(100)은 제1 및 제2 전극(130A, 130B)에 연결된 전원(150)을 포함한다. 전원(150)은 약 40 kV(kilovolt, 킬로볼트) 내지 약 60 kV(또는 40 kV 내지 60 kV)의 전압을 가질 수 있다. 전원(150)은 약 10 ns(nanosecond, 나노초) 내지 약 1 ms(millisecond, 밀리초), 약 25 ns 내지 약 500 ns, 또는 약 50 ns 내지 약 200 ns(또는 10 ns 내지 1 ms, 25 ns 내지 500 ns 또는 50 ns 내지 200 ns)의 지속시간을 갖는 교류(AC) 펄스를 발생시킨다. 예를 들어, 펄스는 100 ns 또는 약 100 ns의 지속 시간을 가질 수 있다. 펄스는 제1 및 제2 전극(130A, 130B)이 전기 아크를 발생시키도록 한다.
희생 재료층(160)은 접합 구조(110)의 표면(118)에 결합 및/또는 접촉한다. 희생 재료층(160)은 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 전기 아크에 의해 제거되도록 구성된 재료로 제조된다. 예를 들어, 희생 재료층(160)은 적어도 부분적으로 폴리염화비닐 테이프로 제조될 수 있다.The
액체(예를 들어, 물 또는 FLUORINERT®)(170)는 적어도 부분적으로 접합 구조(110)의 표면(118)과 유전체 재료층(140) 사이에 위치된다. 도시된 바와 같이, 액체(170)는 희생 재료층(160) 상에 위치된다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 희생 재료층(160)의 제거는 압축 파를 발생시키고, 액체(170)는 압축 파의 적어도 일부를 접합 구조(110) 내로(예를 들어, 접합 재료(116)를 향해) 진행시킨다.A liquid (eg, water or FLUORINERT®) 170 is positioned at least partially between the
도 2는 일 실시예에 따른 접합 구조(110)에서의 접합을 평가하기 위한 방법(200)의 흐름도를 도시한다. 이 방법(200)은 시스템(100)을 이용하여 수행될 수 있다. 방법(200)의 예시적인 순서가 이하에서 설명되지만, 방법(200)의 하나 이상의 단계가 다른 순서로 수행될 수 있거나 및/또는 생략될 수 있다는 것이 이해될 것이다.2 shows a flow diagram of a
방법(200)은 202에서와 같이 접합 구조(110)의 표면(118) 상에 희생 재료층(160)을 배치하는 것을 포함한다. 일부 예에서, 희생 재료층(160)은 표면(118)에 부착된다. 방법(200)은 또한 204에서와 같이 시스템(100)과 희생 재료층(160) 사이에 액체(170)를 위치시키는 것을 포함한다. 일부 예에서, 액체는 희생 재료층(160) 상에 위치된다.The
방법(200)은 206에서와 같이 시스템(100)을 이용하여 전기 펄스를 발생시키는 것을 포함한다. 보다 구체적으로는, 전원(150)은 전극(130A, 130B)에 연결되어 전극(130A, 130B)이 전기 아크를 발생시키도록 하는 전기(예를 들어, AC) 펄스를 전극(130A, 130B)에 전송한다. 전기 아크는 플라즈마(180)를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층(160)의 적어도 일부를 제거한다(도 1 참조). 따라서, 플라즈마(180)는 레이저의 사용자 없이 생성될 수 있는바, 이는 시스템(100)이 더 작은 설치공간을 갖고 기존의 LBI 시스템보다 저렴하게 되도록 한다.
제1 파(wave)는 희생 재료층(160)의 제거 및/또는 플라즈마(180)의 생성에 응답하여 발생된다. 제1 파는 압축 파이다. 제1 파는 적어도 부분적으로 액체(170)에 의해 접합 구조(110)의 표면(118)을 향해(예를 들어, 접합 재료(116)를 향해) 진행될 수 있다. 제1 파는 또한 또는 대신에 전극(130A, 130B)의 재질, 전극(130A, 130B)의 크기, 전극(130A, 130B)의 위치, 유전체 재료층(140)의 위치, 또는 그 조합에 따라 적어도 부분적으로 접합 구조(110)의 표면(118)을 향해(예를 들어, 접합 재료(116)를 향해) 진행될 수 있다. 제1 파는 접합 구조(110)에서 반사된다. 보다 구체적으로는, 제1 파는 접합 재료(116) 및/또는 표면(118)에서 제2 파로서 반사된다. 제2 파는 장력 파이다.A first wave is generated in response to removal of the
제1 파 및/또는 제2 파는 접합(예를 들어, 접합 재료(116))에 미리 결정된 힘을 가할 수 있다. 미리 결정된 힘은 이상적인 접합을 파괴하는 데 필요한 힘의 약 30% 내지 약 70%, 예를 들어 약 50%(또는 30% 내지 70%, 예를 들어 50%)이다.The first wave and/or the second wave may apply a predetermined force to the bond (eg, the bonding material 116 ). The predetermined force is between about 30% and about 70%, such as about 50% (or between 30% and 70%, such as 50%) of the force required to break the ideal bond.
방법(200)은 또한 208에서와 같이 접합 구조(110)를 검사하는 것을 포함한다. 예를 들어, 접합(예를 들어, 접합 재료(116))은 제1 파가 접합 재료(116)에서 반사되어 제2 파를 형성한 후에 초음파 이미징 시스템 또는 초음파 검사 시스템과 같은 비파괴 검사(non-destructive inspection, NDI) 시스템(190)(도 1 참조)으로 검사될 수 있다. 검사는 제1 파 및/또는 제2 파와의 접촉에 응답하여 발생하는 접합에 대한 불일치 및/또는 손상을 검출한다. 검사의 결과, 접합(예를 들어, 접합 재료(116))이 파손되거나 파괴된 것으로 밝혀지면, 접합의 품질이 불량한 것으로 결정된다(즉, 접합이 검사를 통과하지 못함). 검사의 결과, 접합(예를 들어, 접합 재료(116))이 파손되지 않았거나 파괴되지 않은 것으로 밝혀지면, 접합의 품질이 양호한 것으로 결정된다(즉, 접합이 검사를 통과함). 이러한 접합의 검사는 ASTM D5528-13 - 단방향 섬유강화 고분자 매트릭스 복합 재료의 모드 1 층간 파괴 인성에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Mode 1 Interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Fiber-reinforced Polymer matrix composites)의 요구 사항을 만족시키기에 충분한다. 대체 또는 추가 단계도 또한 수행될 수 있다.
다른 실시예에서는, 시스템(100)의 하나 이상의 부분이 다른 펄스 폭, 다른 특성을 갖는 전기 아크, 다른 특성을 갖는 파, 또는 그 조합을 발생시키기기 위해 대체되거나 수정될 수 있다. 예를 들어, 전극(130A, 130B) 중 하나 또는 모두는 다른 재료로 제조되거나 및/또는 다른 크기/형상을 갖는 다른 전극으로 대체될 수 있다. 또한, 전극(130A, 130B)의 배치(예를 들어, 전극(130A, 130B) 사이의 간격)는 변경될 수 있다. 다른 예에서, 유전체 재료층(140)은 다른 재료로 제조되거나 및/또는 다른 형상/크기를 갖는 다른 유전체 재료층으로 대체될 수 있다. 또한, 유전체 재료층(140)의 배치는 변경될 수 있다. 전술한 바와 같이 전극(130A, 130B) 및/또는 유전체 재료층(140)을 대체하거나 수정하는 것은 전기 아크의 크기, 방향, 및/또는 온도에 영향을 미친다. 예를 들어, 유전체 재료층(140)은 전기 아크를 발생시키는 데 필요한 전류의 양 및/또는 전기 아크의 온도에 영향을 미치는 다른 두께 및/또는 저항을 갖는 제2 유전체 재료층으로 대체될 수 있다.In other embodiments, one or more portions of
적어도 하나의 실시예에서, 시스템(100)은 LBI 시스템에 의해 종종 사용되는 바와 같이 구리 트레이스를 갖는 검사 테이프를 포함/사용하지 않을 수 있는 데, 이는 시스템(100)이 압축 파 및/또는 장력 파를 변환하기 위한 전자기 변환기(electromagnetic tra nsducer, EMAT)를 포함하지 않기 때문이다. 실제로 시스템은 압축 파를 수신하지 않는다.In at least one embodiment, the
전술한 시스템(100) 및 방법(200)은 기계적으로 가해진 응력을 사용하여 본드를 떼어내는 필 플라이 테스트를 대체할 수 있다. 전술한 시스템(100) 및 방법(200)은 또한 레이저를 사용하여 플라즈마 및 압축 파를 발생시키는 LBI 테스트를 대체할 수 있다.The
만족스러운 품질/통과 품질로 접합을 손상 또는 파괴하는 데 필요한 인장력은 방법(200)을 수행하기 전에 알려질 수 있다. 따라서 테스트 중에 발생된 파는 접합을 파괴하는 데 필요한 힘보다 작은 힘(예를 들어, 힘의 50% 내지 70%, 또는 힘의 약 50% 내지 약 70%)을 가질 수 있다. 검사 결과, 파가 접합과 접촉한 후에도 접합이 여전히 온전한 것으로 나타나면, 접합은 원하는 품질을 가진 것으로 간주된다(접합이 테스트를 통과함). 검사 결과, 파가 접합과 접촉한 후 접합이 손상되거나 파손된 것으로 확인되면, 접합은 원하는 품질을 가지고 있지 않은 것으로 간주된다(접합이 테스트에 불합격함).The tensile force required to damage or break the bond with satisfactory quality/passing quality may be known prior to performing
또한, 본 개시는 다음 조항(clause)에 따른 예를 포함한다:In addition, the present disclosure includes examples according to the following clauses:
조항 1. 접합을 평가하기 위한 시스템으로서, 제1 전극; 제2 전극; 제1 전극과 제2 전극 사이에 적어도 부분적으로 위치된 유전체 재료층; 및 제1 및 제2 전극에 연결된 전원을 구비하되, 전원은 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 구성되고, 전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거하도록 구성된다.Clause 1. A system for evaluating a junction, comprising: a first electrode; a second electrode; a layer of dielectric material located at least partially between the first electrode and the second electrode; and a power source coupled to the first and second electrodes, the power source configured to cause the first and second electrodes to generate an electric arc, the electric arc configured to at least partially remove the sacrificial material layer to create a plasma do.
조항 2. 조항 1의 시스템에 있어서, 제1 전극, 제2 전극, 또는 양쪽이 구리로 제조된다.Clause 2. The system of clause 1, wherein the first electrode, the second electrode, or both are made of copper.
조항 3. 조항 1, 2 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제1 방향으로 제1 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 여기서 제1 거리는 0.5 mm 내지 2 mm 또는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm이고, 제1 방향은 유전체 재료층을 통해 평면과 평행하거나 실질적으로 평행하다.Clause 3. The system of any one of clauses 1,2, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a first distance in a first direction, wherein the first distance is between 0.5 mm and 2 mm or between about 0.5 mm and about 2 mm, and the first direction is parallel or substantially parallel to the plane through the dielectric material layer.
조항 4. 조항 1-3 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제2 방향으로 제2 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 여기서 제2 거리는 약 2 mm 내지 약 10 mm 또는 2 mm 내지 10 mm이고, 제2 방향은 유전체 재료층을 통해 평면에 수직이거나 실질적으로 수직이다.Clause 4. The system of any one of clauses 1-3, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a second distance in a second direction, wherein the second distance is between about 2 mm and about 10 mm or between 2 mm and 10 mm, and the second direction is perpendicular or substantially perpendicular to the plane through the dielectric material layer.
조항 5. 조항 1-4 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제2 전극보다 희생 재료층으로부터 더 멀리 위치된다.Clause 5. The system of any of clauses 1-4, wherein the first electrode is located further from the sacrificial material layer than the second electrode.
조항 6. 조항 1-5 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제2 전극과 다른 크기를 갖는다.Clause 6. The system of any of clauses 1-5, wherein the first electrode has a different size than the second electrode.
조항 7. 조항 1-6 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제2 전극보다 제1 방향으로 더 길고, 제1 방향은 유전체 재료층을 통해 평면과 평행하거나 실질적으로 평행하다.Clause 7. The system of any of clauses 1-6, wherein the first electrode is longer in a first direction than the second electrode, the first direction being parallel or substantially parallel to a plane through the dielectric material layer.
조항 8. 조항 1-7 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 전원은 50 ns 내지 200 ns 또는 약 50 ns 내지 약 200 ns의 지속시간을 갖는 교류 펄스를 제1 및 제2전극에 전송하도록 구성되며, 교류 펄스는 제1 및 제2전극이 전기 아크를 발생시키도록 한다.Clause 8. The system of any one of clauses 1-7, wherein the power source is configured to send an alternating current pulse having a duration of between 50 ns and 200 ns or between about 50 ns and about 200 ns to the first and second electrodes; The alternating pulse causes the first and second electrodes to generate an electric arc.
조항 9. 조항 1-8 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 폴리이미드 재료, 폴리아미드 재료 또는 양쪽으로 이루어진 지지대를 더 구비하되, 제1 전극은 지지대와 접촉하고, 유전체 재료층은 지지대와 접촉하며, 제2 전극은 지지대와 접촉하지 않는다.Clause 9. The system of any one of clauses 1-8, further comprising a support made of a polyimide material, a polyamide material, or both, wherein the first electrode is in contact with the support and the dielectric material layer is in contact with the support; The second electrode does not contact the support.
조항 10. 조항 1-9 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 플라즈마는 적어도 부분적으로 유전체 재료층과 희생 재료층 사이에서 생성된다.Clause 10. The system of any one of clauses 1-9, wherein the plasma is generated at least partially between the dielectric material layer and the sacrificial material layer.
조항 11. 접합을 평가하기 위한 시스템으로서, 지지대; 지지대와 접촉하는 제1 전극; 지지대 및 제1 전극으로부터 이격된 제2 전극; 지지대와 접촉하는 유전체 재료층; 및 제1 및 제2 전극에 연결된 전원을 구비하되, 유전체 재료층은 제2 전극이 지지대 또는 제1 전극과 접촉하지 않도록 적어도 부분적으로 지지대와 제2 전극 사이 및 적어도 부분적으로 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고, 전원은 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 하는 교류 펄스를 제1 및 제2 전극에 전송하도록 구성되며, 전기 아크는 적어도 플라즈마를 생성하기 위해 접합 구조 상의 희생 재료층을 부분적으로 제거하며, 플라즈마의 생성은 접합 구조로 진행되는 압축 파를 발생시키고, 압축 파는 접합 구조의 접합에서 장력 파로서 반사된다.Clause 11. A system for evaluating a joint comprising: a support; a first electrode in contact with the support; a second electrode spaced apart from the support and the first electrode; a layer of dielectric material in contact with the support; and a power source coupled to the first and second electrodes, wherein the dielectric material layer is at least partially between the support and the second electrode and at least partially between the first electrode and the second electrode such that the second electrode does not contact the support or the first electrode. disposed between the electrodes, the power source being configured to transmit alternating pulses to the first and second electrodes causing the first and second electrodes to generate an electric arc, the electric arc being at least a sacrificial force on the junction structure to create a plasma Partially removing the material layer, the generation of the plasma generates a compression wave that propagates to the junction structure, which is reflected as a tension wave at the junction of the junction structure.
조항 12. 조항 11의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제1 방향으로 제1 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 여기서 제1 거리는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm 또는 0.5 mm 내지 2 mm이고, 제1 방향은 유전 재료층을 통해 평면과 평행하거나 실질적으로 평행하며, 제1 전극은 제2 방향으로 제2 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 제2 거리는 약 2 mm 내지 약 10 mm 또는 2 mm 내지 10 mm이고, 제2 방향은 유전체 재료층을 통해 평면에 수직이거나 실질적으로 수직이며, 제1 전극은 제2 전극보다 희생 재료층으로부터 더 멀리 위치된다.Clause 12. The system of clause 11, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a first distance in a first direction, wherein the first distance is between about 0.5 mm and about 2 mm or between 0.5 mm and 2 mm, and The direction is parallel or substantially parallel to the plane through the dielectric material layer, the first electrode being spaced apart from the second electrode by a second distance in a second direction, the second distance being about 2 mm to about 10 mm or 2 mm to 10 mm, the second direction is perpendicular or substantially perpendicular to the plane through the dielectric material layer, the first electrode positioned further from the sacrificial material layer than the second electrode.
조항 13. 조항 11, 12 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제1 방향으로 약 10 mm 내지 약 20 mm 또는 10 mm 내지 20 mm의 길이를 갖고, 제2 전극은 제1 방향으로 약 1 mm 내지 약 10 mm 또는 1 mm 내지 10 mm의 길이를 갖는다.Clause 13. The system of any one of clauses 11, 12, wherein the first electrode has a length of between about 10 mm and about 20 mm or between about 10 mm and 20 mm in the first direction and the second electrode has a length of between about 10 mm and about 20 mm in the first direction. 1 mm to about 10 mm or 1 mm to 10 mm in length.
조항 14. 조항 11-13 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 물이 유전체 재료층과 희생 재료층 사이에 위치되고, 물은 압축 파의 일부를 접합 구조의 접합을 향해 진행시킨다.Clause 14. The system of any one of clauses 11-13, wherein water is positioned between the dielectric material layer and the sacrificial material layer, and the water propagates a portion of the compressive wave toward the junction of the junction structure.
조항 15. 조항 11-14 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 시스템은 레이저를 사용하지 않고 플라즈마 및 압축 파를 발생시킬 수 있다.Clause 15. The system of any one of clauses 11-14, wherein the system is capable of generating the plasma and compressed wave without using a laser.
조항 16. 접합을 평가하기 위한 방법으로서, 접합 구조의 표면 상에 희생 재료층을 배치하는 단계; 및 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 하는 전기 펄스를 제1 전극 및 제2 전극에 전송하는 단계를 구비하되, 여기서 전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거하고, 플라즈마의 생성은 접합 구조로 진행하는 압축 파를 발생시키며, 압축 파는 접합 구조의 접합에서 장력 파로서 반사된다.Clause 16. A method for evaluating bonding, comprising: disposing a layer of sacrificial material on a surface of a bonding structure; and transmitting electrical pulses to the first and second electrodes to cause the first and second electrodes to generate an electric arc, wherein the electric arc at least partially removes the layer of sacrificial material to create a plasma. and generation of the plasma generates a compression wave that travels to the junction structure, and the compression wave is reflected as a tension wave at the junction of the junction structure.
조항 17. 조항 16의 방법에 있어서, 희생 재료층에 근접하여 액체를 위치시키는 단계를 더 구비하고, 액체는 압축 파의 적어도 일부를 접합 구조 내로 진행시킨다.Clause 17. The method of clause 16, further comprising placing a liquid proximate to the sacrificial material layer, the liquid propagating at least a portion of the compression wave into the bonding structure.
조항 18. 조항 17의 방법에 있어서, 유전체 재료층은 적어도 부분적으로 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치되고, 액체 및 플라즈마는 희생 재료층과 유전체 재료층 사이에 위치된다.Clause 18. The method of clause 17, wherein the dielectric material layer is positioned at least partially between the first electrode and the second electrode, and the liquid and plasma are positioned between the sacrificial material layer and the dielectric material layer.
조항 19. 조항 16-18 중 어느 하나의 방법에 있어서, 압축 파가 접합에서 반사된 후에 초음파 이미징 시스템을 이용하여 접합을 검사하는 단계를 더 포함한다.Clause 19. The method of any one of clauses 16-18, further comprising inspecting the junction using an ultrasound imaging system after the compressed wave is reflected off the junction.
조항 20. 조항 16-19 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 전극은 제1 방향으로 제1 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 여기서 제1 거리는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm 또는 0.5 mm 내지 2 mm이고, 제1 방향은 유전체 재료층을 통해 평면과 평행하거나 실질적으로 평행하며, 제1 전극은 제2 방향으로 제2 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 제2 거리는 약 2 mm 내지 약 10 mm 또는 2 mm 내지 10 mm이고, 제2 방향은 유전체 재료층을 통해 평면에 수직이거나 실질적으로 수직이며, 제1 전극은 제2 전극보다 희생 재료층으로부터 더 멀리 위치된다.Clause 20. The method of any one of clauses 16-19, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a first distance in a first direction, wherein the first distance is between about 0.5 mm and about 2 mm or between 0.5 mm and 2 mm, the first direction parallel or substantially parallel to a plane through the dielectric material layer, the first electrode being spaced apart from the second electrode by a second distance in a second direction, the second distance being about 2 mm to about 10 mm or 2 mm to 10 mm, the second direction being perpendicular or substantially perpendicular to the plane through the dielectric material layer, the first electrode positioned further from the sacrificial material layer than the second electrode.
조항 21. 접합을 평가하기 위한 시스템으로서, 제1 전극; 제2 전극; 제1 전극과 제2 전극 사이에 적어도 부분적으로 위치된 유전체 재료층; 및 제1 및 제2 전극에 연결된 전원을 구비하되, 전원은 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 하는 전류를 제1 및 제2 전극에 제공하도록 구성되고, 전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거한다.Clause 21. A system for evaluating a junction, comprising: a first electrode; a second electrode; a layer of dielectric material located at least partially between the first electrode and the second electrode; and a power source coupled to the first and second electrodes, wherein the power source is configured to provide current to the first and second electrodes to cause the first and second electrodes to generate an electric arc, the electric arc generating a plasma to at least partially remove the sacrificial material layer.
조항 22. 조항 21의 시스템에 있어서, 제1 전극 및/또는 제2 전극은 구리로 제조된다.Clause 22. The system of clause 21, wherein the first electrode and/or the second electrode are made of copper.
조항 23. 조항 21 또는 22의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제1 방향으로 제1 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 여기서 제1 거리는 0.5 mm 내지 2 mm 또는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm이고, 제1 방향은 유전 재료층을 통해 평면과 평행하거나 실질적으로 평행하다.Clause 23. The system of clauses 21 or 22, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a first distance in a first direction, wherein the first distance is between 0.5 mm and 2 mm or between about 0.5 mm and about 2 mm; The first direction is parallel or substantially parallel to the plane through the dielectric material layer.
조항 24. 조항 23의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제2 방향으로 제2 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 여기서 제2 거리는 약 2 mm 내지 약 10 mm 또는 2 mm 내지 10 mm이고, 제2 방향은 유전체 재료층을 통해 평면에 수직이거나 실질적으로 수직이다.Clause 24. The system of clause 23, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a second distance in a second direction, wherein the second distance is between about 2 mm and about 10 mm or between 2 mm and 10 mm; The direction is perpendicular or substantially perpendicular to the plane through the dielectric material layer.
조항 25. 조항 24의 시스템에서, 제1 전극은 제2 전극보다 희생 재료층으로부터 더 멀리 위치된다.Clause 25. The system of clause 24, wherein the first electrode is positioned further from the sacrificial material layer than the second electrode.
조항 26. 조항 21-25 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제2 전극과 다른 크기를 갖는다.Clause 26. The system of any one of clauses 21-25, wherein the first electrode has a different size than the second electrode.
조항 27. 조항 21-26 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제2 전극보다 제1 방향으로 더 길고, 제1 방향은 유전체 재료층을 통해 평면과 평행하거나 실질적으로 평행하다.Clause 27. The system of any one of clauses 21-26, wherein the first electrode is longer than the second electrode in a first direction, the first direction parallel or substantially parallel to a plane through the dielectric material layer.
조항 28. 조항 21-27 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 전원은 제1 및 제2 전극에 50 ns 내지 200 ns 또는 약 50 ns 내지 약 200 ns의 지속기간을 갖는 교류 펄스를 공급하도록 구성되고, 교류 펄스는 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 한다.Clause 28. The system of any one of clauses 21-27, wherein the power source is configured to supply an alternating current pulse having a duration between 50 ns and 200 ns or between about 50 ns and about 200 ns to the first and second electrodes; The alternating pulse causes the first and second electrodes to generate an electric arc.
조항 29. 조항 21-28 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 폴리이미드 재료 및/또는 폴리아미드 재료로 이루어진 지지대를 더 구비하되, 제1 전극은 지지대와 접촉하고, 유전체 재료층은 지지대와 접촉하며, 제2 전극은 지지대로부터 이격되어 있다.Clause 29. The system of any one of clauses 21-28, further comprising a support made of a polyimide material and/or a polyamide material, wherein the first electrode is in contact with the support and the layer of dielectric material is in contact with the support; The second electrode is spaced apart from the support.
조항 30. 조항 21-29 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 플라즈마는 적어도 부분적으로 유전체 재료층과 희생 재료층 사이에서 생성된다.Clause 30. The system of any one of clauses 21-29, wherein the plasma is generated at least partially between the dielectric material layer and the sacrificial material layer.
조항 31. 조항 21-30 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 시스템은 접합 구조, 예를 들어 CFRP 대 CFRP 또는 CFRP 대 금속 접합 구조의 접합을 평가하는 데 적합하다.Clause 31. The system of any one of clauses 21-30, wherein the system is suitable for evaluating a bonding of a bonding structure, eg, a CFRP to CFRP or a CFRP to metal bonding structure.
조항 32. 절 31의 시스템에 있어서, 접합 구조, 예를 들어 CFRP 대 CFRP 또는 CFRP 대 금속 접합 구조를 더 구비한다.Clause 32. The system of clause 31, further comprising a bonding structure, eg, a CFRP to CFRP or a CFRP to metal bonding structure.
조항 33. 접합을 평가하기 위한 시스템으로서, 지지대; 지지대와 접촉하는 제1 전극; 지지대 및 제1 전극으로부터 이격된 제2 전극; 지지대와 접촉하는 유전체 재료층; 및 제1 및 제2 전극에 연결된 전원을 구비하되, 여기서 유전체 재료층은 제2 전극이 지지대 및 제1 전극으로부터 이격되도록 적어도 부분적으로 지지대와 제2 전극 사이 및 적어도 부분적으로 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고, 전원은 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 하는 교류 펄스를 제1 및 제2 전극에 전송하도록 구성되며, 전기 아크는 적어도 플라즈마를 생성하기 위해 접합 구조 상의 희생 재료층을 부분적으로 제거하며, 플라즈마의 생성은 접합 구조로 진행되는 압축 파를 발생시키고, 압축 파는 접합 구조의 접합에서 장력 파로서 반사된다.Clause 33. A system for evaluating a joint comprising: a support; a first electrode in contact with the support; a second electrode spaced apart from the support and the first electrode; a layer of dielectric material in contact with the support; and a power source coupled to the first and second electrodes, wherein the dielectric material layer is at least partially between the support and the second electrode and at least partially between the first electrode and the second electrode such that the second electrode is spaced apart from the support and the first electrode. disposed between the electrodes, the power source being configured to transmit alternating pulses to the first and second electrodes causing the first and second electrodes to generate an electric arc, the electric arc being at least a sacrificial force on the junction structure to create a plasma Partially removing the material layer, the generation of the plasma generates a compression wave that propagates to the junction structure, which is reflected as a tension wave at the junction of the junction structure.
조항 34. 조항 33의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제1 방향으로 제1 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 여기서 제1 거리는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm 또는 0.5 mm 내지 2 mm이고, 제1 방향은 유전 재료층을 통해 평면과 평행하거나 실질적으로 평행하며; 및/또는 제1 전극은 제2 방향으로 제2 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 제2 거리는 약 2 mm 내지 약 10 mm 또는 2 mm 내지 10 mm이고, 제2 방향은 유전체 재료층을 통해 평면에 수직 또는 실질적으로 수직이며, 제1 전극은 제2 전극보다 희생 재료층으로부터 더 멀리 위치된다.Clause 34. The system of clause 33, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a first distance in a first direction, wherein the first distance is between about 0.5 mm and about 2 mm or between 0.5 mm and 2 mm, and the direction is parallel or substantially parallel to the plane through the dielectric material layer; and/or the first electrode is spaced apart from the second electrode by a second distance in a second direction, wherein the second distance is between about 2 mm and about 10 mm or between 2 mm and 10 mm, and wherein the second direction is planar through the dielectric material layer. perpendicular or substantially perpendicular to, the first electrode positioned further from the sacrificial material layer than the second electrode.
조항 35. 조항 34의 시스템에 있어서, 제1 전극은 제1 방향으로 약 10 mm 내지 약 20 mm 또는 10 mm 내지 20 mm의 길이를 갖고, 제2 전극은 제1 방향으로 약 1 mm 내지 약 10 mm 또는 1 mm 내지 10 mm의 길이를 갖는다.Clause 35. The system of clause 34, wherein the first electrode has a length of from about 10 mm to about 20 mm or from 10 mm to 20 mm in the first direction and the second electrode is from about 1 mm to about 10 mm in the first direction. mm or a length of 1 mm to 10 mm.
조항 36. 조항 35의 시스템에 있어서, 물은 유전 재료층과 희생 재료층 사이에 위치되어 압축 파의 일부를 접합 구조의 접합을 향해 진행시킨다.Clause 36. The system of clause 35, wherein water is positioned between the dielectric material layer and the sacrificial material layer to propagate a portion of the compressive wave toward the bonding of the bonding structure.
조항 37. 조항 36의 시스템에 있어서, 시스템은 레이저를 사용하지 않고 플라즈마 및 압축 파를 발생시킬 수 있다.Clause 37. The system of clause 36, wherein the system is capable of generating the plasma and compressed wave without using a laser.
조항 38. 조항 33-37 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 시스템은 접합 구조, 예를 들어 CFRP 대 CFRP 또는 CFRP 대 금속 접합 구조의 접합을 평가하는 데 적합하다.Clause 38. The system of any one of clauses 33-37, wherein the system is suitable for evaluating a bonding of a bonding structure, eg, a CFRP to CFRP or a CFRP to metal bonding structure.
조항 39. 조항 38의 시스템에 있어서, 접합 구조, 예를 들어 CFRP 대 CFRP 또는 CFRP 대 금속 접합 구조를 더 구비한다.Clause 39. The system of clause 38, further comprising a bonding structure, eg, a CFRP to CFRP or CFRP to metal bonding structure.
조항 40. 접합을 평가하기 위한 방법으로서, 접합 구조의 표면 상에 희생 재료층을 배치하는 단계; 및 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 하는 전기 펄스를 제1 전극 및 제2 전극에 전송하는 단계를 구비하되, 여기서 전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거하고, 플라즈마의 생성은 접합 구조로 진행하는 압축 파를 발생시키며, 압축 파는 접합 구조의 접합에서 장력 파로서 반사된다.Clause 40. A method for evaluating bonding, comprising: disposing a layer of sacrificial material on a surface of a bonding structure; and transmitting electrical pulses to the first and second electrodes to cause the first and second electrodes to generate an electric arc, wherein the electric arc at least partially removes the layer of sacrificial material to create a plasma. and generation of the plasma generates a compression wave that travels to the junction structure, and the compression wave is reflected as a tension wave at the junction of the junction structure.
조항 41. 조항 40의 방법에 있어서, 희생 재료층에 근접하여 액체를 위치시키는 단계를 더 구비하고, 액체는 압축 파의 적어도 일부를 접합 구조 내로 진행시킨다.Clause 41. The method of clause 40, further comprising positioning a liquid proximate to the sacrificial material layer, the liquid propagating at least a portion of the compression wave into the bonding structure.
조항 42. 조항 41의 방법에 있어서, 유전체 재료층은 적어도 부분적으로 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치되고, 액체 및 플라즈마는 희생 재료층과 유전체 재료층 사이에 위치된다.Clause 42. The method of clause 41, wherein a layer of dielectric material is positioned at least partially between the first electrode and the second electrode, and the liquid and plasma are positioned between the layer of sacrificial material and the layer of dielectric material.
조항 43. 조항 40-42 중 어느 하나의 방법에 있어서, 압축 파가 접합에서 반사된 후에 초음파 이미징 시스템을 이용하여 접합을 검사하는 단계를 더 구비한다.Clause 43. The method of any one of clauses 40-42, further comprising inspecting the junction using an ultrasound imaging system after the compressed wave is reflected off the junction.
조항 44. 조항 40-43 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 전극은 제1 방향으로 제1 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 여기서 제1 거리는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm 또는 0.5 mm 내지 2 mm이고, 제1 방향은 유전 재료층을 통해 평면과 평행하거나 실질적으로 평행하며, 제1 전극은 제2 방향으로 제2 거리만큼 제2 전극으로부터 이격되되, 제2 거리는 약 2 mm 내지 약 10 mm 또는 2 mm 내지 10 mm이고, 제2 방향은 유전체 재료층을 통해 평면에 수직이거나 실질적으로 수직이며, 제1 전극은 제2 전극보다 희생 재료층으로부터 더 멀리 위치된다.Clause 44. The method of any one of clauses 40-43, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a first distance in a first direction, wherein the first distance is between about 0.5 mm and about 2 mm or between 0.5 mm and 2 mm, the first direction parallel or substantially parallel to a plane through the dielectric material layer, the first electrode being spaced apart from the second electrode by a second distance in a second direction, the second distance being about 2 mm to about 10 mm or 2 mm to 10 mm, the second direction being perpendicular or substantially perpendicular to the plane through the dielectric material layer, the first electrode positioned further from the sacrificial material layer than the second electrode.
조항 45. 조항 40 내지 조항 44 중 어느 하나의 방법에 있어서, 접합 구조가 CFRP 대 CFRP 또는 CFRP 대 금속 접합 구조이다.Clause 45. The method of any one of clauses 40-44, wherein the junction structure is a CFRP to CFRP or a CFRP to metal junction structure.
조항 46. 조항 1-39 중 어느 하나의 시스템을 이용하여 접합을 평가하기 위한 방법으로서, 접합 구조의 표면 상에 희생 재료층을 배치하는 단계; 및 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 하는 전기 펄스를 제1 전극 및 제2 전극에 전송하는 단계를 구비하되, 전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거하고, 플라즈마의 생성은 접합 구조로 진행되는 압축 파를 발생시키며, 압축 파는 접합 구조의 접합에서 장력 파로서 반사된다.Clause 46. A method for evaluating bonding using the system of any one of clauses 1-39, comprising: disposing a layer of sacrificial material on a surface of a bonding structure; and transmitting electrical pulses to the first and second electrodes to cause the first and second electrodes to generate an electric arc, wherein the electric arc at least partially removes the layer of sacrificial material to create a plasma; , the generation of the plasma generates a compression wave that propagates to the junction structure, and the compression wave is reflected as a tension wave at the junction of the junction structure.
조항 47. 조항 46의 방법에 있어서, 액체를 희생 재료층에 근접하게 배치하여 압축 파의 적어도 일부를 접합 구조 내로 진행시키는 단계를 더 구비한다.Clause 47. The method of clause 46, further comprising disposing a liquid proximate to the layer of sacrificial material to propagate at least a portion of the compression wave into the bonding structure.
조항 48. 조항 46 또는 47의 방법에 있어서, 압축 파가 접합에서 반사된 후에 초음파 이미징 시스템을 이용하여 접합을 검사하는 단계를 더 구비한다.Clause 48. The method of clauses 46 or 47, further comprising inspecting the junction using an ultrasound imaging system after the compressed wave is reflected off the junction.
본 개시의 넓은 범위를 규정하는 수치 범위와 파라미터는 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에 기재된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 모든 수치에는 본질적으로 각각의 테스트 측정에서 발견된 표준 편차에 기인하는 특정의 오차가 포함되어 있다. 더욱이, 여기에 개시된 모든 범위는 그 안에 포함되는 임의의 및 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Notwithstanding that the numerical ranges and parameters defining the broad scope of the present disclosure are approximations, the numerical values set forth in the specific examples are reported as precisely as possible. All figures, however, inherently contain certain errors due to standard deviations found in their respective test measurements. Moreover, all ranges disclosed herein are to be understood to include any and all subranges subsumed therein.
본 교시(teaching)가 하나 이상의 실시예와 관련하여 예시되었지만, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 예시된 예에 대한 변경 및/또는 수정이 이루어질 수 있다. 또한, 본 교시의 특정 특징이 여러 실시예 중 하나에 대해서만 개시되었을 수 있지만, 이러한 특징은 임의의 주어진 또는 특정 기능에 대해 바람직하고 유리할 수 있는 다른 실시예의 하나 이상의 다른 특징과 결합될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "a", "an" 및 "the"는 하나 이상의 구성요소 또는 구성요소의 일부를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "제1" 및 "제2"는 2개의 다른 구성요소 또는 구성요소의 일부를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서, A 및 B와 같은 항목의 목록과 관련하여 "A 및 B 중 적어도 하나"라는 용어는 A 단독, B 단독, 또는 A 및 B를 의미한다. 당업자는 이러한 변형 및 다른 변형이 가능함을 인식할 것이다. 또한, 용어 "포함하는", "포함하다", "가지는", "가지다", "갖는" 또는 이들의 변형이 상세한 설명 및 청구범위에서 사용되는 한, 이러한 용어는 다음을 포함하도록 의도된다. 이들 용어는 "포함하는"이라는 용어와 유사한 방식으로 포함되는 것을 의도하고 있다. 더욱이, 본 명세서의 논의 및 청구범위에서 용어 "약"은 나열된 값이 본 명세서에 기재된 의도된 목적에 대한 프로세스 또는 구조의 부적합을 초래하지 않는 한, 나열된 값이 다소 변경될 수 있음을 나타낸다. 마지막으로 "예"는 설명이 이상적이라는 의미가 아니라 예시로 사용되었음을 나타낸다.While the present teachings have been illustrated in connection with one or more embodiments, changes and/or modifications may be made to the illustrated examples without departing from the spirit and scope of the appended claims. Further, although particular features of the present teachings may be disclosed for only one of several embodiments, such features may be combined with one or more other features of other embodiments that may be desirable and advantageous for any given or particular function. As used herein, the terms “a”, “an” and “the” may refer to one or more components or portions of components. As used herein, the terms “first” and “second” may refer to two different components or portions of components. As used herein, the term "at least one of A and B" in reference to a list of items such as A and B means A alone, B alone, or A and B. Those skilled in the art will recognize that these and other variations are possible. Also, to the extent that the terms “comprising”, “comprises”, “having”, “having”, “having” or variations thereof are used in the specification and claims, these terms are intended to include: These terms are intended to be included in a manner analogous to the term "comprising". Moreover, in the discussion and claims herein, the term "about" indicates that the recited values may be varied slightly unless the recited values result in unsuitability of process or structure for the intended purpose described herein. Finally, “yes” indicates that the description is used by way of illustration and not meant to be ideal.
상기와 같이 개시된 다른 특징 및 기능의 변형, 또는 그 대체가 다른 많은 다른 시스템 또는 애플리케이션에 결합될 수 있음을 이해할 것이다. 다음의 청구범위에 포함되는 것으로 의도하고 있지만 현재 예측되지 않거나 예상되지 않는 다양한 대체, 수정, 변형 또는 개선이 당업자에 의해 후속적으로 이루어질 수 있다.It will be understood that variations or substitutions of the other features and functions disclosed above may be incorporated into many other systems or applications. Various substitutions, modifications, variations or improvements, which are intended to be encompassed by the following claims, but are not presently foreseen or anticipated, may subsequently occur by those skilled in the art.
Claims (20)
제1 전극;
제2 전극;
적어도 부분적으로 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치된 유전체 재료층; 및
제1 및 제2 전극에 연결된 전원을 구비하되,
전원은 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 구성되고, 전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
A system for evaluating junctions, comprising:
a first electrode;
a second electrode;
a layer of dielectric material positioned at least partially between the first electrode and the second electrode; and
Provided with a power source connected to the first and second electrodes,
wherein the power source is configured to cause the first and second electrodes to generate an electric arc, wherein the electric arc is configured to at least partially remove the sacrificial material layer to create a plasma.
The system of claim 1 , wherein the first electrode, the second electrode, or both are made of copper.
The first electrode of claim 1 , wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a first distance in a first direction, the first distance being between about 0.5 mm and about 2 mm, the first direction being parallel to a plane through the dielectric material layer or A system characterized in that it is substantially parallel.
The method of claim 1 , wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a second distance in a second direction, the second distance being from about 2 mm to about 10 mm, the second direction being perpendicular to the plane through the dielectric material layer or A system characterized in that it is substantially vertical.
The system of claim 1 , wherein the first electrode is located further away from the sacrificial material layer than the second electrode.
The system of claim 1 , wherein the first electrode has a different size than the second electrode.
The system of claim 1 , wherein the first electrode is longer in a first direction than the second electrode, the first direction parallel or substantially parallel to a plane through the dielectric material layer.
8. The power source of any one of claims 1 to 7, wherein the power source is configured to transmit alternating current pulses having a duration between about 50 ns and about 200 ns to the first and second electrodes, the alternating pulses comprising the first and second electrodes. A system characterized in that the two electrodes are configured to generate an electric arc.
The support according to claim 1, further comprising a support made of polyimide material, polyamide material, or both, wherein the first electrode is in contact with the support, the layer of dielectric material is in contact with the support, and the second electrode is not in contact with the support. A system characterized in that.
The system of claim 1 , wherein the plasma is generated at least partially between the dielectric material layer and the sacrificial material layer.
지지대;
지지대와 접촉하는 제1 전극;
지지대 및 제1 전극으로부터 이격된 제2 전극;
지지대와 접촉하는 유전체 재료층; 및
제1 및 제2 전극에 연결된 전원을 구비하되,
유전체 재료층은 제2 전극이 지지대 또는 제1 전극과 접촉하지 않도록 적어도 부분적으로 지지대와 제2 전극 사이 및 적어도 부분적으로 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고;
전원은 제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 하는 교류 펄스를 제1 및 제2 전극에 전송하도록 구성되며, 전기 아크는 적어도 플라즈마를 생성하기 위해 접합 구조 상의 희생 재료층을 부분적으로 제거하며, 플라즈마의 생성은 접합 구조로 진행되는 압축 파를 발생시키고, 압축 파는 접합 구조의 접합에서 장력 파로서 반사되는 것을 특징으로 하는 시스템.
A system for evaluating junctions, comprising:
support fixture;
a first electrode in contact with the support;
a second electrode spaced apart from the support and the first electrode;
a layer of dielectric material in contact with the support; and
Provided with a power source connected to the first and second electrodes,
the dielectric material layer is disposed at least partially between the support and the second electrode and at least partially between the first electrode and the second electrode such that the second electrode does not contact the support or the first electrode;
The power source is configured to transmit alternating pulses to the first and second electrodes that cause the first and second electrodes to generate an electric arc, the electric arc at least partially removing the layer of sacrificial material on the junction structure to create a plasma. and the generation of the plasma generates a compression wave propagating to the junction structure, and the compression wave is reflected as a tension wave at the junction of the junction structure.
제1 전극은 제2 방향으로 제2 거리만큼 이격되되, 제2 거리는 약 2 mm 내지 약 10 mm이고, 제2 방향은 유전체 재료층을 통해 평면에 수직이거나 실질적으로 수직이며, 제1 전극은 제2 전극보다 희생 재료층으로부터 더 멀리 위치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
12. The method of claim 11, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a first distance in a first direction, the first distance being from about 0.5 mm to about 2 mm, the first direction being parallel to a plane through the dielectric material layer or substantially parallel,
The first electrodes are spaced apart a second distance in a second direction, the second distance being from about 2 mm to about 10 mm, the second direction being perpendicular or substantially perpendicular to a plane through the layer of dielectric material, the first electrode comprising: The system of claim 1, wherein the two electrodes are located further away from the layer of sacrificial material.
13. The system of claim 12, wherein the first electrode has a length of about 10 mm to about 20 mm in the first direction and the second electrode has a length of about 1 mm to about 10 mm in the first direction. .
12. The system of claim 11, wherein water is disposed between the layer of dielectric material and the layer of sacrificial material, wherein the water propagates a portion of the compression wave toward the junction of the junction structure.
15. The system according to any one of claims 11 to 14, wherein the system is capable of generating plasma and compressed waves without the use of a laser.
접합 구조의 표면에 희생 재료층을 배치하는 단계; 및
제1 및 제2 전극이 전기 아크를 발생시키도록 하는 전기 펄스를 제1 전극 및 제2 전극에 전송하는 단계를 구비하되,
전기 아크는 플라즈마를 생성하기 위해 적어도 부분적으로 희생 재료층을 제거하고, 플라즈마의 생성은 접합 구조로 진행하는 압축 파를 발생시키며, 압축 파는 접합 구조의 접합에서 장력 파로서 반사되는 것을 특징으로 하는 방법.
A method for evaluating conjugation comprising:
disposing a sacrificial material layer on the surface of the bonding structure; and
sending electrical pulses to the first and second electrodes to cause the first and second electrodes to generate an electric arc;
wherein the electric arc at least partially removes the layer of sacrificial material to create a plasma, wherein the generation of the plasma generates a compressive wave that propagates to the junction structure, the compressive wave being reflected as a tension wave at the junction of the junction structure. .
17. The method of claim 16, further comprising placing a liquid proximate to the sacrificial material layer, wherein the liquid propagates at least a portion of the compression wave into the bonding structure.
18. The method of claim 17, wherein the dielectric material layer is positioned at least partially between the first and second electrodes, and the liquid and plasma are positioned between the sacrificial material layer and the dielectric material layer.
17. The method of claim 16, further comprising: inspecting the junction using an ultrasound imaging system after the compressed wave is reflected off the junction.
17. The method of claim 16, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a first distance in a first direction, wherein the first distance is between about 0.5 mm and about 2 mm, wherein the first direction is parallel to a plane through the dielectric material layer or substantially parallel, wherein the first electrode is spaced apart from the second electrode by a second distance in a second direction, wherein the second distance is between about 2 mm and about 10 mm, and wherein the second direction is perpendicular to or substantially plane through the dielectric material layer. and wherein the first electrode is positioned further away from the sacrificial material layer than the second electrode.
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